摘要：在整个电力系统中，变压器是调节控制的关键设备，在电力资源的传输中，变压器作为变电站的中转站，其能够实现原电能高低压转换。当变压器在运行过程中，经常会因为各种外在因素而出现故障，进而影响电力系统的稳定运行。在变压器出现故障之下，可以使用电气试验来对故障进行分析，进而保障变压器的稳定运行。因此，对电气试验在变压器故障分析中的有效开展进行研究有一定现实意义。
关键词：变压器故障；电气试验；有效开展
1 变压器故障分析
依据变压器维护流程对电力变压器进行故障根源分析，电力变压器故障可分为三种模式：电力故障、机械故障和热力学故障。这些故障又可进一步分为内部故障（绝缘老化、线圈松动、过热、受潮、绝缘油污染、局部放电等）及外部故障（系统转换操作、系统过载、系统错误等）。绝大部分变压器故障可以分为电弧放电、电晕放电、纤维过热和绝缘油过热四类，每类错误均对应多种成因。以绝缘油污染为例，通常是由于绝缘油降解、过载、热力学压力等因素作用于套管导致。
对变压器和保护继电器引起的跳闸案例进行分析，结果发现87%的变压器跳闸现象是电力系统故障导致，这其中10%伴随着保护继电器误操作，其余则是由于变压器本身的故障。与此同时，我们发现变压器的跳闸次数随时间变化。
2 电气试验的主要作用
通过电气试验检测变压器的过程中，能够对变压器的损耗问题进行分析，有效保障电压器的线路正常运行，如果电力系统中变压器的线路出现摩擦，或者造成变压器内部出现故障而导致内部气体含量增加的问题，也会引发故障。可以通过恰当的电气试验方式及时对变压器故障产生的原因进行分析，明确故障的具体位置，并且对特定的故障点进行处理保证变压器稳定运行。
3 变压器主要的故障及原因
3.1 绕组形变故障
在变压器中，如果因为短路电流而导致变压器内部受到冲击，就很容易出现绕组故障。电网中实际运行的电力变压器，经常会因为不同的原因而受到短路电流的冲击，其中最严重的就属于近期短路故障，短路冲击电流能够使得变压器的绕组承受的电动力瞬间升高至数百倍，导致绕组温度急速升高，所以线圈的机械能变弱，引起变压器绕组故障。
当变压器遭遇短路电流冲击之后，很难承受如此强大的短路电动力，所以会产生故障，由于受到短路冲击而引发变速器故障已经逐渐成为主要的原因之一。
在电力系统实际运行的过程中，要想检测短路冲击电流则必须进行离线检查，但是却并不能够灵活地反映出变压器绕组故障，而且准确性也不高，所以这就导致电力系统的稳定运行，存在一定的安全隐患。还有一些变压器的绕组线圈出现比较小的变形时，并没有破坏绝缘所有的检测都能够正常，这样就导致频率响应法以及短路电抗法，均不能够准确地判断绕组存在的故障。而在变压器故障诊断中，通过利用离线吊芯检查的方式，不仅会消耗大量的人力、物力、财力，对变压器自身也会造成一定的影响，所以必须要改进检测方式，通过实时在线准确地判断变压器绕组故障的原因。
3.2 铁芯故障
一般的变压器铁芯都是由非线性铁磁材料硅钢片构成，但是由于硅钢片在交变磁场中的长度会逐渐的变化，所以导致磁质伸缩影响了芯片励磁频率。当硅钢片的磁致伸缩率增大时，铁芯的形变量也会增加，导致铁芯的振动频繁，如果铁芯磁质伸缩变化周期是交流电压周期的一半，所以就会造成变压器铁芯振动频率以100Hz为基础，但实际上由于变压器铁芯的振动除了有基频振动以外，还包含基频整数倍的高频附加振动信号，导致磁致伸缩非线性以及铁芯内框和外框的磁路径长短存在区别，造成高次谐波分量，导致铁芯振动信号的波形并没有呈现出正弦分布。主要的原因在于变压器铁芯内部的绝缘层破损，或者出现纸板受潮的情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果变压器的油箱底部存在大量的油渍，很有可能导致自身的绝缘性能下降，当变压器箱体的金属零件出现脱落时，也会造成硅钢片局部短路的问题，而铁片内部的硅钢片表面，如果出现绝缘漆脱落的问题，也会造成铁芯暴露在空气中，引发变压器故障。
4 变压器故障分析中电气试验的有效开展
在电力系统中，变压器是一个十分重要的部分。在实际情况中，因为受到出场工艺、外部环境以及内部荷载过大等相关原因影响，变压器经常会出现一些故障，所以需要使用电气实验来分析变压器故障。
4.1 绝缘油试验
在变压器的油箱中充满了变压器油，这种油的作用主要是绝缘、散热以及测量，同时还能够保护铁芯与绕组组件，缓解氧对绝缘材料的侵蚀。变压器中的绝缘油能够加强变压器各个部门的绝缘性能，由于油是流动液体，其能够充满变压器内部中的任何一个空隙，把空气排除出去，以免部件因为和空气的接触而受潮，进而导致绝缘性能的降低。所以，油的绝缘强度比空气大，可以加强变压器中各个部件的绝缘性，让绕组之间、绕组和铁芯、绕组和油盖箱之间保持良好的绝缘性。绝缘油试验主要有直接观察外观，或者是水溶性酸碱值、含水量以及界面张力等等。
4.2 直流电阻试验
这种试验方式是直接在元件上接通直流电，进而获得元件固有的、静态的电阻。在变压器的故障分析中，直流电阻测量是变压器试验中一个简单且关键的试验方式，其能够检查出绕组内部导线接头焊接质量，检测出引线与绕组接头焊接质量，查看电压分接开关各个位置与引线套管是否接触良好，对接触不良和绕组有无断路的现象进行检查。在电气实验规定了预防性实验的相关要求，1.6MVA以上的变压器，各相绕组电阻差距不能够大于三相平均值。而无中性点引出的绕组，线之间差距不能够大于三相平均值的1%。而1.6MVA及其以下的变压器，相间差别通常不能大于三相平均值的4%。
4.3 绝缘电阻与泄漏电流
在直流电压作用介质上的时候，经过介质中有传导、吸收以及几何等相关部分的电流。在这其中，绝缘电流是十分短暂的充电电流，压力增加会在一瞬间，然后迅速降到零。传导电力就是泄漏电流，其是电导电流，和加压时间没有太大关系，一般是恒定值，其数值可以反映出绝缘内部有无受潮，或者是表面脏污以及有无局部缺陷等情况。传导电流对应的是测量的绝缘电阻值。吸收电流则和测量绝缘电阻吸收比之间有很大的关系，测量变压器绕组阮电阻以及吸收比等，可以分析出变压器绝缘的受潮情况，查看其有无贯穿性的缺陷等，例如绝缘子破裂以及引线靠壳等相关的问题和缺陷。
4.4 短路试验
变压器短路试验，主要是在额定电流情况下，测量短路耗损与阻抗电压，电源与测量线路试验是一样的，其中不同的是非电源侧绕组要人为进行短路。依据相关的规定，220KV及其以上相间差距为≤2%，初值差距≤3%。而110kv及其以下相间偏差是≤3%，初值差≤5%。经过变压器短路试验，能够发现的缺陷有很多，比如变压器各个结构或是油壁箱中，因为漏磁通导致的附加损耗过大，或者是局部过热，以及油箱盖或是套管法兰等附件耗损太大。而经过测量阻抗电压，能发现在运行中变压器出口侧有无发生短路，变压器内部几何尺寸的变化等情况。
结束语
我国社会经济快速发展的过程中，由于电气设备运行的压力不断增大，所以变压器出现故障的情况也在不断增多，为了能够保障电力系统的稳定运行，就必须对变压器产生故障的具体原因进行定位。通过利用电气试验的方式，对变压器存在故障的原因进行判断，也能够促进变压器正常的进行工作，而且还能够定期对变压器进行维护，提高变压器的使用寿命。
参考文献：
[1]汤晓明.电气试验在变压器故障分析中的应用研究[J].科技风，2018（31）：149.
[2]许强唯，刘军.电气试验在变压器故障检测中的应用[J].电子测试，2018（18）：103-104.
论文作者:石征
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/31
标签：变压器论文; 绕组论文; 故障论文; 电流论文; 电气论文; 铁芯论文; 硅钢片论文; 《当代电力文化》2019年第06期论文;